т-РНК
Белок
Хромосома, нуклеосома, ДНК
Факторы транскрипции
Матричная РНК
Рибосома, т-РНК, аминокислоты
Факторы трансляции
Разнообразные белки
Линейные и вращательные молекулярные моторы
Схематическое изображение клетки Е.Coli.
Цитоплазма
Ядро
Мембрана
Мотор
Амино кислота
Схематическое изображение двойной спирали (слева) и структуры «бок о бок» (справа). Обратите внимание, что общие размеры (c- шаг спирали и 2а- диаметр спирали) в обоих случаях одинаковы.
A
T
Г
Ц
А
Т
Ц
Г
Упорядоченные волокна ДНК
Гемы
β-цепь
β-цепь
α-цепь
α-цепь
30S
2.7 Å
Экспериментальные установки
ESRF в Гренобле (Франция)- самый мощный синхротронный источник в мире (Ø кольца ~300 м).
Ускоритель протонов + мишень из тяжелого металла
ISIS, Англия
(1.3 ×1015 н/см2сек)
SINQ, Швейцария
( 2×1014 н/см2сек)
Мигающие (с тратой энергии)
Активная зона с подвижным отражателем
ИБР-2, Россия
2×1016 н/см2сек
Обогащенный уран
U-235
HFR (60 MW)
Гренобль,Франция
2×1015 н/см2сек
Обогащенный уран
U-235
PIK (100 MW)
Гатчина, Россия
5×1015 н/см2сек
Нейтронная белковая кристаллография: лизоцим
1D и 2D ЯМР спектры небольшого белка, протеазного ингибитора K (57 аминокислот) в 0.01 M, pD 3.4, 25oC, 360 MHz.
1D 1H спектр
Этажерочное представление
COSY спектра
Контурное представление COSY спектра. Третья координата - интенсивность.
Новые физические подходы,
Принципиальный переход от исследования макромолекул в больших объемах (доли миллилитра) к исследованию макромолекул в предельно малых объемах (доли аттолитра).
Уникальная возможность перейти от описания свойств макромолекул в ансамбле к описанию их свойств на одиночном уровне.
«Мы никогда не сможем работать с одиночными электронами, атомами и молекулами» (Эрвин Шредингер, 1952)
Диаграмма поглощения и испускания цвета в явлении флюоресценции
Зеленый флюоресцентный белок из медузы Aequorea victoria
Вторичная структура зеленого флюоресцентного белка из медузы.
Хромофор
(p-hydroxybenzylideneimidazolidinone)
Green-FP, Cyan-FP, Yellow-FP,
Кристаллическая структура зеленого белка с последовательностью Thr65-Tyr66-Gly67 и его мутантов. Структура напоминает плетеную корзину из 11 спиралей длиной 42Å и диаметром 24Å
FRET позволяет измерить расстояние между донором и акцептором, поскольку перенос энергии EТ очень сильно расстояния между флюорофорами
где R0 (nm), есть расстояние на котором 50% перенос энергии имеет место.
(F3.5)
GFP как диагностик взаимодействия белков с лигандами
Принципиальная схема опыта, в которой GFP используется как конформационный индикатор взаимодействия белков с лигандами.
После связывания белка с лигандом измеряется перенос энергии между донором (GFP) и акцептором (Cy3). Перенос энергии очень чувствителен к расстоянию донор-акцептор.
Двухфотонное возбуждение в лазерной наведенной флюоресценции
Микроскопия ближнего поля
Флюоресцентная микроскопия в режиме полного внутреннего отражения
Конфокальная микроскопия
Предельно малый обьем
Одиночные молекулы
сульфородамина на стеклянной поверхности.
Диаметр 700 Å
Оптическое волокно
Одиночная молекула
3000 Å
Падающий лазерный луч
Кварц
Раствор
Затухающая стоячая волна
Демонстрация получения конфокального изображения. Три точки: клетка 1, точечная диафрагма и источник света взаимно конфокальны
Формирование линзой изображения тонкого образца в присутствии точечной диафрагмы.
A Liquid crystal (8CB) on graphite. Benzene rings are revealed.
Strands Z-DNA laying on graphite
Вакансия
Бензольное кольцо
ДНК?
Наноцилиндр
из C60
«Сердце» микроскопа – гибкое удилище
Острие “атомных“ размеров
Контактная мода
Осциллирующая мода
200 нм
Три последовательных изображения ( 0, 12 и 24 минуты) показывают разрезание ДНК рестрикционной нуклеазой Bal 31.
Прямая визуализация дефектов в кристаллах аннексина
19 мин.
23 мин
26 мин
29 мин
31 мин
34 мин
Типичное видео изображение магнитной бусинки (Ø 2.9 микрон) и микропипетки в оптическом микроскопе.
В типичном эксперименте острие укосины вдавлива-ется в слой белка, привязан- ного к золотой подложке. Затем подложка опускается вниз под действием пьезо-электрической силы.
Оптический твизер
«Полибелок» состоит из множественных копий белка.
Human cardiac titin immunoglobulin
204 ± 26 pN
60 ± 20 pN
Single C2 domain
Rat calmodulin (CaM4)
20 ± 20 pN
B→S
Растягивание ДНК
Скручивание ДНК
B→P
Величина силы для перехода ДНК из В- в P- форму ~ 20 pN
Величина сила для перехода ДНК из B- в S- форму ~ 65 pN
Скорость работы 200 нуклeотидов/сек
Экспериментальная схема прямого наблюдения вращения F1 мотора. Мотор вращается со скоростью 4 оборотов/сек и шагом 120о.
Рентгеновскаяструктура комплекса с разрешением около 2.2 Å
Мембрана
митохондрии
F0
F1
F0
F1
Мотор
Крюк
Втулка
Мембрана
Ядро
Цитоплазма
Ротор, статор, уплотняющие манжеты, кольца…
Introduction. From thermodynamic to single molecule detection
Section A. Biological macromolecules and Physical Tools
Section B. Mass and charge
Section D. Hydrodynamics
Section C. Thermodynamics
Section E. Optical Spectroscopy
Section F. Optical Microscopy
Section G. X-ray and Neutron Diffraction
Section H. Energy and Time
Section J. Atomic resolution imaging
Section K. Nuclear magnetic resonance
Conclusion. Back to beginning…
Московский и Пущинский Государственные Университеты
Центр подготовки специалистов при ИБ РАН. www.mbec.protres.ru
Изображения флюоресцентно меченых липидов на поверхности мембраны:
А. Три разные концентрации липидов
Б. Девять последовательных изображений поверхности снятые через определенные промежутки времени (35 микросек) при самой низкой концентрации липидов. Вычисленный коэффициент диффузии Dlat= 1.42 10-8 cm2/sec
(Schmidt, et al, 1996)
А
Б
Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Email: Нажмите что бы посмотреть